本發(fā)明涉及城市數(shù)字化管理，更具體地說(shuō)，它涉及基于數(shù)字孿生的城市數(shù)字化治理系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

1、城市數(shù)字化管理是指運(yùn)用信息技術(shù)和數(shù)字化手段，對(duì)城市的各類(lèi)資源、設(shè)施和活動(dòng)進(jìn)行全面、高效、精準(zhǔn)的管理和服務(wù)，以提升城市運(yùn)行效率、改善居民生活質(zhì)量、促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展；

2、在實(shí)際的城市照明系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景里，路燈的控制策略通常較為基礎(chǔ)和常規(guī)。目前，大部分路燈都是依據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間程序，在特定時(shí)刻自動(dòng)開(kāi)啟，或者當(dāng)周?chē)h(huán)境光線(xiàn)亮度低于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，便會(huì)自行亮起，以此來(lái)滿(mǎn)足道路的基本照明需求，為行人和車(chē)輛提供安全保障；

3、不過(guò)，這種傳統(tǒng)的路燈控制方式存在明顯的局限性。在某些特定時(shí)段和路段，例如深夜的偏遠(yuǎn)郊區(qū)道路，車(chē)流量極其稀少，甚至長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有車(chē)輛通行。但按照既定的控制邏輯，路燈依舊持續(xù)保持開(kāi)啟狀態(tài)，毫無(wú)必要地消耗著大量的電能。這不僅造成了能源的無(wú)謂浪費(fèi)，還增加了不必要的運(yùn)營(yíng)成本，與當(dāng)下倡導(dǎo)的節(jié)能減排理念背道而馳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供基于數(shù)字孿生的城市數(shù)字化治理系統(tǒng)與方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、基于數(shù)字孿生的城市數(shù)字化治理系統(tǒng)，包括：

4、道路類(lèi)型統(tǒng)計(jì)模塊，用于獲取預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的道路類(lèi)型數(shù)據(jù)，所述道路類(lèi)型數(shù)據(jù)包括主高架道路區(qū)域，快速路區(qū)域、主干路以及次干路；

5、區(qū)域劃分模塊，在獲取得到預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的道路類(lèi)型數(shù)據(jù)后，并依據(jù)道路類(lèi)型數(shù)據(jù)將預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的道路類(lèi)型劃分為不同的子范圍區(qū)域，并在劃分子范圍區(qū)域后統(tǒng)計(jì)各個(gè)區(qū)域內(nèi)的路燈數(shù)量并逐一進(jìn)行編號(hào)；

6、車(chē)流密度統(tǒng)計(jì)模塊，用于獲取各個(gè)子范圍區(qū)域內(nèi)的車(chē)流量數(shù)量；

7、區(qū)域數(shù)據(jù)分析模塊，在獲取得到各個(gè)子范圍區(qū)域內(nèi)的車(chē)流量數(shù)量后，并結(jié)合子范圍區(qū)域內(nèi)的路燈數(shù)量以及環(huán)境指數(shù)信息，生成調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，所述調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)包括第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)；

8、路燈亮度調(diào)節(jié)模塊，基于第一數(shù)據(jù)對(duì)指定子范圍區(qū)域內(nèi)的路燈照明亮度進(jìn)行調(diào)整；

9、路燈開(kāi)關(guān)模塊，基于第二數(shù)據(jù)對(duì)指定子范圍區(qū)域內(nèi)的路燈開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)控；

10、自適應(yīng)智能預(yù)測(cè)模塊，用于對(duì)各個(gè)子范圍區(qū)域內(nèi)的路燈照明使用情況進(jìn)行預(yù)測(cè)；

11、優(yōu)化反饋模塊，用于對(duì)智能預(yù)測(cè)模塊的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。

12、優(yōu)選的，所述區(qū)域數(shù)據(jù)分析模塊依據(jù)道路類(lèi)型數(shù)據(jù)將預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的道路類(lèi)型劃分為不同的子范圍區(qū)域的具體方式為：

13、預(yù)先設(shè)定一個(gè)區(qū)域劃分道路總長(zhǎng)度；

14、將預(yù)設(shè)的道路連接數(shù)值范圍內(nèi)存在連通的道路進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并在得到連通道路的總距離后逐一進(jìn)行編號(hào)，所述道路連接數(shù)值為預(yù)先設(shè)定的存在連通的道路類(lèi)型之間最長(zhǎng)的距離；

15、將每個(gè)編號(hào)劃分為不同的子范圍區(qū)域。

16、優(yōu)選的，所述將預(yù)設(shè)的道路連接數(shù)值范圍內(nèi)存在連通的道路進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并在得到連通道路的總距離后逐一進(jìn)行編號(hào)前還包括：

17、將連通道路的總距離與區(qū)域劃分道路總長(zhǎng)度作對(duì)比；

18、若是連通道路的總距離大于等于預(yù)設(shè)的區(qū)域劃分道路總長(zhǎng)度，將當(dāng)前道路的終點(diǎn)作為區(qū)域劃分道路總長(zhǎng)度的終點(diǎn)，將延長(zhǎng)后的連通道路的總距離區(qū)域內(nèi)存在連通的道路劃分為一個(gè)子范圍區(qū)域；

19、若是連通道路的總距離小于預(yù)設(shè)的區(qū)域劃分道路總長(zhǎng)度，將當(dāng)前道路的下一條道路的終點(diǎn)作為區(qū)域劃分道路總長(zhǎng)度的終點(diǎn)，將延長(zhǎng)后的連通道路的總距離區(qū)域內(nèi)存在連通的道路劃分為一個(gè)子范圍區(qū)域。

20、優(yōu)選的，所述將每個(gè)編號(hào)劃分為不同的子范圍區(qū)域還包括：

21、將延長(zhǎng)后的連通道路的總距離區(qū)域等距離劃分為不同段；

22、確定每段道路范圍內(nèi)車(chē)流量；

23、在車(chē)流量少的道路范圍內(nèi)，通過(guò)所述路燈亮度調(diào)節(jié)模塊將當(dāng)前路段中的路燈亮度調(diào)亮；

24、在車(chē)流量多的道路范圍內(nèi)，通過(guò)所述路燈亮度調(diào)節(jié)模塊對(duì)當(dāng)前路段中的路燈亮度進(jìn)行調(diào)暗；

25、在無(wú)車(chē)流量的道路范圍內(nèi)，通過(guò)路燈開(kāi)關(guān)模塊對(duì)當(dāng)前路段中的路燈進(jìn)行關(guān)閉。

26、優(yōu)選的，所述通過(guò)所述路燈亮度調(diào)節(jié)模塊對(duì)當(dāng)前路段中的路燈亮度進(jìn)行減弱前還包括：

27、確定當(dāng)前范圍內(nèi)的路燈基礎(chǔ)參數(shù)，所述路燈基礎(chǔ)參數(shù)包括明確路燈的初始功率，路燈的發(fā)光效率??，路燈數(shù)量??，測(cè)量并記錄第??個(gè)路燈到測(cè)量點(diǎn)距離??；

28、確定車(chē)輛的相關(guān)參數(shù)，所述車(chē)輛的相關(guān)參數(shù)包括確定車(chē)輛平均燈光光通量??，統(tǒng)計(jì)車(chē)流量n，測(cè)量車(chē)輛到測(cè)量點(diǎn)的平均距離??；

29、確定環(huán)境相關(guān)參數(shù)，所述環(huán)境相關(guān)參數(shù)包括當(dāng)前天氣霧霾濃度c，根據(jù)當(dāng)前的天氣情況確定天氣狀況系數(shù)??，霧霾衰減系數(shù)??、綜合衰減系數(shù)??，遮擋系數(shù)??，路面反射率r以及目標(biāo)光照亮度??；

30、依據(jù)公式??得到路燈需要調(diào)節(jié)的功率；其中，?通常表示與第i個(gè)對(duì)象或位置相關(guān)的初始物理量，比如初始功率，??一般代表第i個(gè)對(duì)象或過(guò)程的效率、系數(shù)，??表示第i個(gè)對(duì)象或位置到某個(gè)參考點(diǎn)的距離，??表示某種與點(diǎn)源相關(guān)的物理量，??一個(gè)常數(shù)，通常起到修正、比例縮放作用，??表示車(chē)輛燈光在該點(diǎn)產(chǎn)生的光照亮度，??表示路面反射對(duì)光照亮度的增益。

31、優(yōu)選的，所述通過(guò)路燈開(kāi)關(guān)模塊對(duì)當(dāng)前路段中的路燈進(jìn)行關(guān)閉前包括：

32、獲取得到與當(dāng)前路段連通的其他道路中是否存在過(guò)路車(chē)輛；

33、若是車(chē)輛不經(jīng)過(guò)當(dāng)前路段，則維持當(dāng)前路段的路燈保持關(guān)閉狀態(tài)；

34、若是車(chē)輛經(jīng)過(guò)當(dāng)前路段，則計(jì)算車(chē)輛到達(dá)時(shí)間，提前控制路燈打開(kāi)。

35、優(yōu)選的，所述若是車(chē)輛經(jīng)過(guò)當(dāng)前路段，計(jì)算車(chē)輛到達(dá)時(shí)間后，提前控制路燈打開(kāi)前包括：

36、確定當(dāng)前車(chē)輛行駛在不同道路類(lèi)型路段中需要的照明范圍；

37、預(yù)設(shè)一個(gè)路燈開(kāi)啟時(shí)間，并在得到車(chē)輛的具體到達(dá)時(shí)間后，在預(yù)設(shè)的路燈開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)打開(kāi)當(dāng)前車(chē)輛行駛在當(dāng)前道路類(lèi)型路段中需要的照明范圍的路燈，并通過(guò)逐漸調(diào)亮路燈的方式開(kāi)啟，再依據(jù)車(chē)輛的行駛速度，逐一對(duì)當(dāng)前道路區(qū)域內(nèi)的路燈進(jìn)行開(kāi)啟，保證路燈照明范圍始終處于需要的照明范圍內(nèi)，并在確定后續(xù)無(wú)行駛車(chē)輛時(shí)對(duì)行駛后路段內(nèi)的路燈進(jìn)行關(guān)閉。

38、優(yōu)選的，所述保證路燈照明范圍始終處于需要的照明范圍內(nèi)具體為；確定路燈照明范圍內(nèi)是否存在遮擋物；

39、計(jì)算當(dāng)前遮擋物對(duì)路燈進(jìn)行遮擋后照明亮度；

40、將當(dāng)前的照明亮度與目標(biāo)光照亮度??進(jìn)行對(duì)比；

41、計(jì)算得到提升當(dāng)前照明亮度是否達(dá)到目標(biāo)光照亮度??的一定比例；

42、若是未到達(dá)，確定是否可以通過(guò)提升相鄰的路燈的功率后對(duì)照明范圍進(jìn)行補(bǔ)償；

43、若是能，則通過(guò)提升相鄰的路燈的功率后對(duì)照明范圍進(jìn)行補(bǔ)償，并對(duì)受到遮擋的路燈進(jìn)行關(guān)閉，對(duì)其他相鄰的路燈亮度進(jìn)行調(diào)低；

44、若是不能，首先將當(dāng)前受到遮擋的路燈提升至最大功率，并通過(guò)提升相鄰的路燈的功率后對(duì)照明范圍后再確定是否使得照明范圍到達(dá)目標(biāo)達(dá)到目標(biāo)光照亮度??的一定比例；

45、若是可以，則通過(guò)提升相應(yīng)的路燈功率進(jìn)行照明；

46、若是不可以，則向車(chē)主發(fā)送預(yù)警通知并聯(lián)系相關(guān)部門(mén)進(jìn)行解決。

47、優(yōu)選的，則向車(chē)主發(fā)送預(yù)警通知并聯(lián)系相關(guān)部門(mén)進(jìn)行解決的具體步驟如下：

48、包括向行駛至當(dāng)前路段的駕駛者進(jìn)行廣播播報(bào)和每戶(hù)發(fā)送相應(yīng)第一預(yù)警信息，所述第一預(yù)警信息內(nèi)容包括告知當(dāng)前駕駛者行駛路段的照明情況和向?qū)⒁旭傊廉?dāng)前路段的路段駕駛者進(jìn)行廣播播報(bào)和每月發(fā)送相應(yīng)的第二預(yù)警信息，第二預(yù)警信息內(nèi)容包括告知當(dāng)前駕駛者行駛路段的照明情況以及提醒變更行駛路線(xiàn)。

49、另一方面，本發(fā)明還提出了基于數(shù)字孿生的城市數(shù)字化治理方法，適用于上述的基于數(shù)字孿生的城市數(shù)字化治理系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：

50、s1：獲取得到預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的道路類(lèi)型數(shù)據(jù)，所述道路類(lèi)型數(shù)據(jù)包括主高架道路區(qū)域，快速路區(qū)域、主干路以及次干路獲取預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的道路類(lèi)型數(shù)據(jù)；

51、s2：依據(jù)道路類(lèi)型數(shù)據(jù)將預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的道路類(lèi)型劃分為不同的子范圍區(qū)域，并在劃分子范圍區(qū)域后統(tǒng)計(jì)各個(gè)區(qū)域內(nèi)的路燈數(shù)量并逐一進(jìn)行編號(hào)；

52、s3：獲取各個(gè)子范圍區(qū)域內(nèi)的車(chē)流量數(shù)量；

53、s4：結(jié)合子范圍區(qū)域內(nèi)的路燈數(shù)量以及環(huán)境指數(shù)信息，生成調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，所述調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)包括第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)；

54、s5：基于第一數(shù)據(jù)對(duì)指定子范圍區(qū)域內(nèi)的路燈照明亮度進(jìn)行調(diào)整；

55、s6：基于第二數(shù)據(jù)對(duì)指定子范圍區(qū)域內(nèi)的路燈開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)控。

56、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

57、1、依據(jù)城市的功能布局、道路類(lèi)型以及交通流量分布等因素，將整個(gè)城市的路燈網(wǎng)絡(luò)細(xì)致劃分，再結(jié)合車(chē)流量控制照明情況對(duì)路燈照明進(jìn)行智能化控制，通過(guò)這種將路燈分區(qū)管理并結(jié)合車(chē)流量控制照明的模式，極大地提高了能源利用效率，真正做到在滿(mǎn)足城市照明需求的同時(shí)，有效節(jié)省能源，助力城市可持續(xù)發(fā)展。